СИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00.08
с. 2 из 10
«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
1 ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с п. 40 «Положения о подготовке научно-педагогических и научных кадров в системе послевузовского профессионального образования в Российской Федерации», утвержденного Приказом Министерства общего и профессионального образования от 27 марта 1998 г. № 814 (в редакции Приказов Минобразования РФ от 16.03.2000 № 780, от 27.11.2000 № 3410, от 17.02.2004 № 696), (зарегистрировано в Минюсте РФ 5 августа 1998 г. № 1582), поступающие в аспирантуру сдают вступительные экзамены в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования, в том числе по выбранной специальности. При отсутствии опубликованных научных работ обязательным условием допуска к экзамену по специальности является подготовка реферата, который должен показать готовность поступающего к научной работе. Лица, получившие положительный отзыв на реферат или опубликованные научные работы, допускаются к вступительным экзаменам в аспирантуру.
2 ТРЕБОВАНИЯ К РЕФЕРАТУ
Вступительный реферат является самостоятельной работой, содержащей обзор состояния сферы предполагаемого исследования. Объем реферата составляет 10-25 страниц печатного текста.В реферате автор должен продемонстрировать четкое понимание проблемы, знание дискуссионных вопросов, связанных с ней, умение подбирать и анализировать фактический материал, умение сделать из него обоснованные выводы, наметить перспективу дальнейшего исследования.
3 РЕКОМЕНДУЕМЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ РЕФЕРАТОВ
1. Механические характеристики грунта, используемые при инженерно-геологических расчетах.2. Напряжения в грунтах от различных видов нагрузок.
3. Влияние воды в грунтах на конечную осадку грунта и осадку во времени.
4. Грунт как нагрузка на инженерное сооружение.
5. «Техногенное грунтоведение» как один из важнейших разделов грунтоведения и инженерной геологии, обеспечивающей внедрение современных достижений химии, физики, механики и технических наук для целенаправленного искусственного преобразования свойств горных пород.
6. Природные геологические процессы в зоне гипергенеза – фундаментальные научные основы техногенного грунтоведения и искусственного литогенеза.
7. Современные задачи техногенного грунтоведения.
8. Основы теории синтеза новых структур в горных породах.
9. Механические методы уплотнения дисперсных грунтов и теоретические обоснования их целесообразности.
10. Физические методы управления свойствами дисперсных грунтов, их достоинства и недостатки.
11. Методы техногенного грунтоведения, направленные на решение экологических проблем защиты геологический среды.
12. Структурные связи в грунтах. Классификация грунтов по структурным связям.
13. Генезис и методы изучения трещиноватости горных пород, графические способы документации.
14. Оползни: классификация по структуре, оценка устойчивости и оползневого склона.
СИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00. с. 3 из«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
15. Изменчивость физико-механических свойств грунтов и е учет при выделении инженерно-геологических элементов.16. Миграция влаги при промерзании грунтов.
17. Криогенные процессы (классификация и основные условия возниковения).
4 ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
Программа вступительного экзамена в аспирантуру по инженерной геологии, мерзлотоведению и грунтоведению разработана на основе федеральных образователь-ных стандартов высшего профессионального образования магистратуры и специали-тета, в соответствии с рабочими программами дисциплин «Общая инженерная геоло-гия», «Грунтоведение», «Инженерное мерзлотоведение», «Механика грунтов», «Инженерные изыскания».4.1 Методологические указания к программе вступительного экзамена Основной целью вступительного экзамена в аспирантуру по специальности является выявление компетенций в различных областях инженерной геологии, мерзлотоведения и грунтоведения, таких как:
- формирование строения, состава и физико-механических свойств горных пород и грунтов, в том числе многолетнемерзлых толщ;
- инженерно-геологические особенности скальных полускальных, несвязных крупнообломочных и песчаных, глинистых и органических грунтов в зависимости от их генетического многообразия;
- закономерности развития геологических и инженерно-геологических процессов и явлений при действии природных и техногенных факторов;
- принципы расчетов устойчивости сооружений различного назначения при взаимодействии с инженерно-геологическими типами горных пород и грунтов (трещиноватыми скальными и полускальными, крупнообломочными, песчаными, глинистыми и органогенными, а также многолетнемерзлыми);
- методология и методы инженерно-геологических изысканий при проектировании гражданских, промышленных, транспортных, гидротехнических сооружений в различных инженерно-геологических и геокриологических условиях;
- инженерно-геологическая специфика анализа и оценки условий строительства сооружений различного назначения в региональном плане.
4.2 Содержание и структура вступительного экзамена по инженерной геологии, мерзлотоведению и грунтоведению.
На вступительном экзамене соискатель должен продемонстрировать основные компетенции, сформулированные в результате освоения следующих дисциплин «Общая инженерная геология», «Инженерная геодинамика», «Грунтоведение», «Общее мерзлотоведение», «Механика грунтов», «Инженерно-геологические изыскания» и смежных с ними дисциплин в высшем учебном заведении по программам специалитета и магистратуры.
4.3 Рекомендуемая структура экзамена Письменный ответ на два вопроса из списка экзаменационных вопросов.
Беседа с экзаменатором по вопросам, связанным с научным исследованием соискателя.
СИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00. с. 4 из«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
4.4 Разделы инженерной геологии, мерзлотоведения и грунтоведения Раздел 1. Введение Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение в системе знаний геологических наук, горного производства, строительства, освоения и использования подземного пространства для различных целей в мегаполисах и промышленных регионах. Задачи и методы инженерной геологии, мерзлотоведения и грунтоведения. Горные породы и грунты как основание и вмещающая среда различных сооружений либо строительный материал. Основные показатели состава, состояния, физико-механических, физико-химических и теплофизических свойств горных пород и грунтов.Раздел 2. Инженерная геология и грунтоведение Инженерная геология в народном хозяйстве; история инженерно-хозяйственной деятельности. Влияние деятельности человека на литосферу. Типы и масштабы воздействия.
Понятие о геологической среде и подземном пространстве как части окружающей среды.
Основные компоненты геологической среды и подземного пространства (горные породы, грунты, подземные воды, газы, микробиота). Геологическая среда и инженерные сооружения как сложные природно-технические системы. Особенности взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений. Условия формирования горных пород (грунтов) и их преобразование под влиянием природных и техногенных факторов. Генетический подход к изучению горных пород (грунтов). Современные представления о формировании горных пород осадочного происхождения (субаэральный тип). Особенности формирования грунтов субаквального происхождения. Стадии диагенеза и эпигенеза. Основные факторы формирования инженерно-геологических особенностей осадочных горных пород в процессе литогенеза. Формирование магматических и метаморфических пород. Инженерно-геологические особенности интрузивных и эффузивных пород. Типы метаморфизма и его влияние на инженерно-геологическую специфику преобразования горных пород. Минеральная составляющая горных пород (грунтов). Минералы и их подразделение при инженерно-геологическом изучении горных пород (первичные силикаты, карбонаты, сульфаты, оксиды и гидрооксиды, глинистые минералы, простые соли, органическое вещество и др.). Структура и текстура горных пород (грунтов) и их влияние на инженерно-геологические особенности. Воды и газы в горных породах (грунтах). Классификация видов воды в грунтах (вода в форме пара и льда, связанная и свободная вода, кристаллизационная и конституционная вода). Микробиота и продукты ее метаболизма в грунтах. Гранулометрический состав крупнообломочных и песчано-глинистых грунтов.
Классификация грунтов по гранулометрическому составу. Плотность и плотность минеральной части грунтов. Пористость, пустотность, трещиноватость горных пород (грунтов). Естественная влажность и степень водонасыщения горных пород (грунтов). Консистенция глинистых грунтов. Показатели естественной уплотненности песчаных и глинистых грунтов. Структурные связи в горных породах и грунтах и их значение при инженерно-геологической оценке. Водоустойчивость, влагоемкость, водопроницаемость. Капиллярные явления в грунтах. Характеристики водных свойств горных пород (грунтов) и методы их определения. Природные и техногенные факторы, влияющие на водные свойства различных типов горных пород (грунтов). Строение глинистой частицы в воде. Обменные катионы в глинистых грунтах и их влияние на физико-механические свойства.
Сорбционная способность грунтов. Виды поглощения в песчано-глинистых грунтах. Коррозионная способность грунтов. Тиксотропные свойства грунтов. Основные понятия о механических свойствах горных пород (грунтов). Деформационные свойства и их показатеСИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00.«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
ли. Обобщенный закон Гука. Понятие о горных породах и грунтах как линейнодеформируемых средах. Влияние трещиноватости на деформационную способность горных пород. Деформационные свойства дисперсных грунтов. Компрессионные кривые.Понятие о консолидации грунтов. Просадочность лессовых грунтов. Особенности оценки деформационных свойств глинистых грунтов различной степени литификации. Приборы и оборудование для оценки деформационных свойств горных пород (грунтов). Прочность горных пород (грунтов). Сопротивление горных пород сжатию, скалыванию, растяжению и изгибу. Сопротивление горных пород (грунтов) сдвигу. Уравнение Кулона и Мора. Сопротивлению сдвигу связных и несвязных грунтов. Грунты как квазипластичные среды.
Поровое давление в грунтах, его роль при оценке сопротивления сдвигу. Масштабный эффект в трещиноватых породах. Критерии квазисплошности и квазиоднородности.
Структурное ослабление горных пород. Сопротивление сдвигу горных пород по одной трещине и системе трещин. Реологические свойства горных пород. Приборы и аппаратура для определения прочности горных пород (грунтов).
Особенности инженерно-геологической оценки магматических и метаморфических пород. Инженерно-геологическая характеристика вулканогенных и пирокластических пород. Особенности инженерно-геологической оценки морских и лагунных отложений, в том числе карбонатных, сульфатных и галитов. Инженерно-геологическая оценка континентальных отложений различного генезиса. Техногенные грунты, особенности их накопления и формирования, специфика инженерно-геологической характеристики.
Техногенез горных пород и грунтов под воздействием изменения их напряженного состояния, физико-химических, термодинамических условий и активизации деятельности микроорганизмов. Методы искусственного улучшения свойств горных пород и грунтов (инъекционные, уплотнение, действие температурных полей и физико-химические) Раздел 3. Инженерная геодинамика Классификации геологических процессов и явлений. Условия и факторы техногенных процессов и явлений и их учет в современных классификациях. Опасные процессы и явления. Геодинамический мониторинг. Литомониторинг и его разновидности. Основные блоки современного геодинамического мониторинга, организация и его функционирование. Программы, методика и техника выполнения мониторинга, обработка его результатов, принятие решений и управление процессом.
Сейсмические явления. Землетрясения и их оценка. Техногенная сейсмичность, природа и влияние на устойчивость инженерных сооружений. Прогнозирование природной и техногенной сейсмичности. Неотектоническое движение, региональные закономерности, аномальные (тектонические) напряжения в горных породах, оценка и прогноз влияния на устойчивость территории и инженерных сооружений. Физическое и химическое выветривание горных пород. Абразия морских берегов. Эрозия и эрозионная пораженность территории, количественные характеристики. Оврагообразование и речная эрозия. Подтопление территории. Природные и техногенные источники подтопления. Заболачивание местности в результате техногенных воздействий. Влияние болот на подстилающие грунты. Гравитационные процессы и явления на естественных склонах и искусственных откосах. Виды процессов (осыпи, обвали, оползни). Роль подземных вод при формировании оползневых смещений. Переработка берегов искусственных водохранилищ. Селевые потоки природного и техногенного происхождения. Карстовая пораженность территории, ее оценка и влияние на инженерно-геологические условия. Просадочные явления в лессовых породах.
Природа просадочных явлений и их количественная характеристика. Оседание земной поСИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00.«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
верхности в результате больших откачек воды, нефти и газа и недр. Суффозионные и плывунные явления, их количественная характеристика.Раздел 4. Инженерное мерзлотоведение Современное представление о формировании и развитии мерзлой зоны. Температурный режим горных пород. Тепловое состояние Земли. Законы поглощения и излучения энергии. Структура радиационного баланса поверхности. Среднегодовая температура поверхности и факторы ее формирования. Региональные и локальные тепловые балансы как средство управления температурным режимом. Температурное поле горных пород, температурные волны. Использование уравнений Фурье в теплофизических расчетах. Теоретические и реальные температурные поля, роль изотермического теплообмена. Промерзание и оттаивание горных пород, подвижная граница раздела мерзлых и талых пород и зоны промерзания. Стационарные мерзлые породы. Методы решения задач о промерзанииоттаивании пород. Вода в мерзлых породах. Лед конституционный и инъекционный. Незамерзшая вода в мерзлых породах. Перераспределение (миграция) влаги при промерзании-оттаивании. Количественная оценка льдистости-влажности. Мерзлотные геологические (геокриологические) процессы и явления. Морозное пучение, бугры пучения, морозобойное растрескивание и его рельефообразующая роль. Формирование повторножильных льдов и псевдоморфоз по клиновидным жилам. Пятна-медальоны, каменные венки. Термокарст. Наледи. Солифлюкция. Принципы строительства на многолетнемерзлых породах. Использование теплофизических расчетов при оценке устойчивости капитальных и уникальных сооружений. Изыскания, проектирование и строительство сооружений на многолетнемерзлых породах. Общие условия строительства на мерзлоте. Стадии, виды и методики изысканий на многолетнемерзлых породах. Геоинформационные системы и технологии при решении задач мерзлотоведения.
Раздел 5. Инженерно-геологические основы расчета устойчивости сооружений Проектирование сооружений по предельным состояниям. Представление о I и II предельном состоянии. Определение принципов расчета устойчивости сооружений в зависимости от типа горных пород и грунтов и возводимой конструкции. Влияние геологического строения и гидрогеологических условий на распределение напряжений от собственного веса горных пород. Использование основных положений распределения напряжений в инженерно-геологической практике. Определение напряжения от собственного веса горных пород и под различными типами фундаментов. Физические представления о развитии деформации оснований сооружений. Факторы, влияющие на величину и характер протекания осадки сооружений. Особенности развития деформаций в горных породах различных групп согласно классификации Саваренского-Ломтадзе. Роль осадки в оценке устойчивости сооружений. Методы расчета конечной осадки при неоднородном и однородном основании. Понятие об одно-, двух- и трехразмерном сжатии. Использование теории линейно-деформируемой среды при расчете осадок. Расчет осадки при однородном и неоднородном основании для одно-, двух- и трехмерного сжатия. Понятие неоднородности основания. Метод послойного суммирования. Схема расчета осадки линейнодеформируемого полупространства и линейно-деформируемого слоя конечной толщины.
Расчет осадок сооружений в фазе сдвигов. Решения нелинейной теории упругости, теории упруго-пластических деформаций и смешанной задачи – теории линейно-деформируемой среды и теории предельного равновесия. Особенности расчета осадок в фазе сдвигов для различных типов пород. Расчет осадки водонасыщенных глинистых грунтов во времени.
Теория фильтрационной консолидации в одномерной задаче (модель ТерцагиСИСТЕМА КАЧЕСТВА
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В
АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 25.00.«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И
ГРУНТОВЕДЕНИЕ»
Герсеванова). Расчет осадки глинистого основания во времени с учетом сжимаемости, газосодержащей поровой среды и прочности структурных связей (модель ФлоринаЦытовича). Учет начального градиента напора и ползучести скелета породы. Основные положения расчета устойчивости основания. Понятие об устойчивости и несущей способности пород. Основные представления о теории предельного равновесия. Расчет устойчивости оснований по теории предельного равновесия. Расчет устойчивости склонов и откосов. Расчет устойчивости однородных откосов. Оценка устойчивости откосов, сложенных:а) скальными и полускальными породами; б) несвязными породами; в) глинистыми породами, обладающими трением и сцеплением; г) глинистыми породами, обладающими только сцеплением. Приближенные и точные методы расчета устойчивости откосов. Расчет устойчивости неоднородных откосов по гипотезе криволинейной поверхности скольжения. Учет особенностей геологического строения на положение поверхности скольжения: неблагоприятное положение ослабленных контактов, мульдообразное залегание пород, наличие пластичных пород в нижней части откосов. Расчет устойчивости обводненных откосов. Критерии оценки устойчивого и неустойчивого состояний горных пород в подземных выработках. Учет природных и горно-эксплуатационных факторов при оценке предельного состояния пород в выработках. Влияние глубины разработки месторождений полезных ископаемых на устойчивость выработок.
Раздел 6. Инженерно-геологические изыскания Методы инженерно-геологических изысканий. Задачи инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений. Инженерно-геологическая съемка и составление инженерно-геологической карты. Разведочные работы в составе инженерных изысканий.
Инженерно-геологическое опробование при выполнении разведочных работ. Полевые инженерно-геологические экспериментальные работы. Инженерно-геологические изыскания при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Особенности инженерных изысканий на территории городских агломераций, гидротехнических, энергетических, транспортных и других линейных сооружений. Изыскания при захоронении опасных отходов в геологических формациях. Специфика инженерных изысканий при разработке месторождений полезных ископаемых открытым и подземным способом, а также при использовании современных геотехнологий. Современное оборудование для полевых и лабораторных исследований состава и физико-механических свойств горных пород и грунтов. Роль геофизических и гидрогеологических работ в практике инженерных изысканий.
Раздел 7. Региональная инженерная геология Теоретическая основа инженерно-геологического картирования. Научные и практические задачи региональных исследований. Фундаментальные свойства геологической среды. Инженерно-геологический комплекс. Инженерно-геологическая стратификация и ее сравнение с геологической и гидрогеологической. Инженерно-геологические закономерности и зональность проявления природных факторов. Природные и техногенные факторы формирования инженерно-геологических условий территории.
5 ЛИТЕРАТУРА
«